یک سوئیچ مینیاتوری، که به عنوان میکرو سوئیچ یا میکروسوئیچ نیز شناخته می‌شود، یک کلید الکتریکی با ابعاد فیزیکی بسیار کوچک است و اغلب دارای علامت تجاری خاصی می‌باشد. این سوئیچ‌ها با استفاده از یک مکانیزم نقطه اوج یا گاهی “بیش از مرکز”، که به طور قابل توجهی در زمان اعمال نیرو فعال می‌شود، کار می‌کنند.
علت محبوبیت میکروسوئیچ‌ها به دلیل دو ویژگی اصلی است: هزینه کم و دوام بالا. این سوئیچ‌ها به علت طراحی‌های خود، معمولاً بیش از 1 میلیون چرخه فعالیت را بدون مشکل انجام می‌دهند و برخی از مدل‌های سنگین‌تر حتی تا 10 میلیون چرخه را پوشش می‌دهند.
یکی از ویژگی‌های مهم میکروسوئیچ‌ها، این است که یک حرکت کوچک در دکمه محرک موجب حرکت بزرگی در کنتاکت‌های الکتریکی می‌شود. این حرکت نسبتاً بزرگ در سرعت بالا اتفاق می‌افتد، حتی با در نظر گرفتن سرعت فعال‌سازی. بسیاری از طرح‌های موفق نشان دهنده پس‌ماند هستند، به این معنی که برای تغییر کنتاکت‌ها، یک معکوس کوچک محرک کافی نیست؛ بلکه باید حرکت قابل توجهی در جهت معکوس نیز وجود داشته باشد. این ویژگی‌ها باعث می‌شوند که میکروسوئیچ‌ها قادر به ایجاد یک وقفه تمیز و قابل اعتماد در مدار سوئیچ باشند
تاریخچه میکروسوئیچ:
اولین میکروسوئیچ توسط فیلیپ کنت مک گال در سال 1932 در فریپورت، ایلینوی، با ثبت اختراع 1,960,020 اختراع شد. فیلیپ کنت مک گال در آن زمان کارمند شرکت باتری برگس مک گال بود. در سال 1937، W.B. Schulte، کارفرمای مک گال، شرکت MICRO SWITCH را تأسیس کرد. این شرکت و علامت تجاری Micro Switch از سال 1950 به مالکیت Honeywell Sensing and Control درآمد. این نام به یک علامت تجاری عمومی برای هر سوئیچ snap-action تبدیل شده است. شرکت‌های دیگر اکنون نیز سوئیچ‌های مینیاتوری Snap-Action تولید می‌کنند.
ساخت و بهره‌برداری از میکروسوئیچ:
در ساختار داخلی یک میکروسوئیچ، قطعات اصلی شامل معمولاً باز (NC)، معمولاً باز (NO) و معمولی (COM) هستند.
در یک نوع از میکروسوئیچ‌ها، رسانا در داخل دو فنر قرار دارد. یک فنر تخت بلند در یک انتهای سوئیچ لولا شده و در طرف دیگر دارای کنتاکت‌های الکتریکی است. یک فنر منحنی کوچک، پیش از بارگذاری (در حین مونتاژ) فشرده شده و سپس سعی می‌کند خود را گسترش دهد. این فنر منحنی به فنر تخت نزدیک به کنتاکت‌ها وصل شده و یک تکیه‌گاه در نزدیکی نقطه میانی دارد.
زمانی که فنر صاف خم می‌شود، نیروی ایجاد شده باعث فشرده شدن فنر منحنی و جابجایی کنتاکت‌ها می‌شود. این اثر خالص شتاب است و باعث ایجاد صدای کلیک و حس واضحی می‌شود. در موقعیت فعال شده، فنر منحنی مقداری نیرو به سمت بالا ایجاد می‌کند و اگر محرک آزاد شود، فنر صاف به سمت بالا حرکت می‌کند.
در زمانی که فنر صاف حرکت می‌کند، نیروی حاصل از فنر منحنی افزایش می‌یابد و باعث شتاب می‌شود تا کنتاکت‌ها برخورد کنند. همچنین، سوئیچ طراحی شده است که در غیاب حرکت بیشتر محرک، حرکت حتی در غیاب حرکت بیشتر محرک نیز ادامه پیدا کند. این عمل “بیش از مرکز” به وجود یک صدای کلیک بسیار متمایز و ایجاد یک احساس واضح منتهی می‌شود.
در زمانی که فنر صاف به سمت پایین حرکت می‌کند، نیروی حاصل از فنر منحنی کاهش می‌یابد و باعث می‌شود که حرکت حتی در غیاب حرکت بیشتر محرک تسریع شود تا زمانی که فنر صاف بر تماس معمولی باز تأثیر بگذارد. به طور کلی، ساختار سوئیچ طوری طراحی شده است که اثر خالص شتاب باعث ایجاد یک صدای کلیک متمایز و یک احساس واضح می‌شود
برنامه‌های کاربردی میکروسوئیچ‌ها بسیار گسترده و متنوع هستند:
- لوازم خانگی: در بسیاری از لوازم خانگی مانند مایکروویو، ماشین لباسشویی، و یخچال‌ها برای کنترل عملکرد دقیق و ایمنی از میکروسوئیچ‌ها استفاده می‌شود.
- ماشین‌آلات: در صنایع مختلف از جمله خطوط تولید، ماشین‌آلات CNC، و دستگاه‌های تراش و فرز برای کنترل موقعیت و عملکرد دقیق از میکروسوئیچ‌ها بهره می‌برند.
- کنترل‌های صنعتی: در سیستم‌های کنترل صنعتی و اتوماسیون، میکروسوئیچ‌ها برای تحریک و ایمنی استفاده می‌شوند.
- وسایل نقلیه: در خودروها، قطارها، و هواپیماها، میکروسوئیچ‌ها برای کنترل سیستم‌های الکتریکی و ایمنی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- کلیدهای دستکاری: در صنایع چاپ، دستگاه‌های موسیقی، و کنترل‌های دستی، میکروسوئیچ‌ها به عنوان کلیدهای دستکاری برای انتقال جریان در مدارهای کنترلی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- کنترل‌های ایمنی: در ابزارها و ماشین‌آلات که نیاز به تشخیص حالت ایمنی دارند، میکروسوئیچ‌ها برای تشخیص حرکت، فشار، یا دما به کار می‌روند.
- سیستم‌های آتش‌نشانی: در سیستم‌های اعلام حریق و اسپرینکلر، میکروسوئیچ‌ها برای کنترل باز و بسته شدن شیرهای آب مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- دستگاه‌های تصویربرداری: در دستگاه‌های فتوکپی و اسکنرها برای تشخیص حالت کاغذ یا اشکال غیرطبیعی در مکانیزم‌های تصویربرداری از میکروسوئیچ‌ها استفاده می‌شود.
- ماشین‌های فروش خودکار: در ماشین‌های فروش خودکار، میکروسوئیچ‌ها برای تشخیص وجود سکه یا برخورد با شیء مشخص به کار می‌روند.
- سیستم‌های گیت و دروازه: در سیستم‌های اتوماتیک گیت و دروازه، میکروسوئیچ‌ها برای کنترل باز و بسته شدن سیستم‌های مکانیکی استفاده می‌شوند
ساختار و اجزای داخلی میکروسوئیچ به شکل زیر است:
1. قاب:میکروسوئیچ یک قاب برای حفاظت از اجزا و ایجاد شرایط نصب دارد. این قاب معمولاً از مواد مقاوم و محکم ساخته شده است.
2. اهرم: اهرم بخشی است که با جسم یا هدف برخورد کرده و حرکت آن به تغییر وضعیت کنتاکت‌ها منجر می‌شود. اهرم نقش اصلی در ایجاد ارتباط بین جسم و میکروسوئیچ دارد.
3. عملگر:عملگر به اهرم متصل است و نوع حرکت (خطی، عمودی یا دورانی) اهرم را به تغییر وضعیت کنتاکت‌ها تبدیل می‌کند. این بخش از میکروسوئیچ عملکرد اصلی را انجام می‌دهد.
4. بدنه سوئیچ:بدنه سوئیچ شامل کنتاکت‌های الکتریکی است که حالت آن توسط عملگر کنترل می‌شود. این بخش نقش اصلی در اتصال و قطع جریان الکتریکی باز و بسته شدن دارد.
5. پایانه‌های الکتریکی:پایانه‌ها به کنتاکت‌های سوئیچ متصل شده و سیم‌ها را از طریق پیچ‌های پایانه به سوئیچ متصل می‌کنند. این پایانه‌ها اهمیت زیادی در اتصال میکروسوئیچ به مدارهای الکتریکی دارند.
این اجزا به طور کلی ساختار داخلی یک میکروسوئیچ را تشکیل می‌دهند و با همکاری و تعامل این اجزا، عملکرد دقیق و قابل اعتماد میکروسوئیچ فراهم می‌شود
مزایا میکروسوئیچ
- طراحی ساده و مستقیم:میکروسوئیچ‌ها معمولاً دارای طراحی ساده و مستقیمی هستند که در طراحی مدارها به سهولت قابل استفاده است.
- کارکرد در هر محیط صنعتی:این اجزا تقریباً در هر محیط صنعتی به خوبی عمل می‌کنند و مقاومت بالایی در برابر شرایط مختلف دارند.
- دقت و تکرارپذیری:دقت و تکرارپذیری بالای میکروسوئیچ‌ها امکان اجتناب از خطاهای سیستم را فراهم می‌کند.
- کم مصرف بودن:این اجزا دارای مصرف برق کمی هستند که به عنوان مزیت از لحاظ اقتصادی مطرح می‌شود.
- سوئیچینگ بارهای القایی زیاد:میکروسوئیچ‌ها قابلیت سوئیچینگ بارهای القایی زیاد را دارا هستند که در برخی برنامه‌های خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- قابلیت چندین بار استفاده:این اجزا معمولاً برای چندین بار استفاده قابلیت دارند، که از نظر اقتصادی مزیتی مهم است.
- نصب آسان:نصب و راه‌اندازی میکروسوئیچ‌ها به سادگی قابل انجام است.
- مقاومت فیزیکی:میکروسوئیچ‌ها مقاومت فیزیکی بالایی دارند و در محیط‌های پرخطر قابل اعتماد هستند.
- کنتاکت‌های الکتریکی قدرتمند:معمولاً کنتاکت‌های الکتریکی قدرتمندی دارند، که امکان تغییر مستقیم جریان بالاتر را بدون نیاز به رله کنترل ثانویه فراهم می‌کند.
- افت ولتاژ کم و مقاومت در برابر نویز:میکروسوئیچ‌ها افت ولتاژ کمی دارند و در برابر نویز الکتریکی مقاوم هستند